反射照明 (Direct3D 9)

项目
06/13/2023

对反射建模要求系统不仅知道光在哪个方向移动，而且知道观众眼睛的方向。系统采用了简化版的 Phong 镜面反射模型，这种模型使用中间矢量，可获得近似于镜面反射的强度。

默认的照明状态不会计算反射高光。若要启用反射照明，请务必将D3DRS_SPECULARENABLE设置为 TRUE。

高光照明公式

反射照明按以下公式描述：

反射照明 = Cs * sum[Ls * (N ·H) ^P * Atten * Spot]

下表标识了变量及其类型和范围。

参数	默认值	类型	说明
Cₛ	(0,0,0,0)	D3DCOLORVALUE	反射颜色。
sum	空值	空值	每束光线的反射组件的总和。
N	空值	D3DVECTOR	顶点法线。
H	空值	D3DVECTOR	中间矢量。请参阅有关中间矢量的部分。
^P	0.0	FLOAT	镜面反射能量。范围为 0 至正无穷
Lₛ	(0,0,0,0)	D3DCOLORVALUE	光线反射颜色。
Atten	空值	FLOAT	灯光衰减值。请参阅 direct3D 9) (衰减和聚焦因子。
现付	空值	FLOAT	聚焦因素。请参阅 direct3D 9) (衰减和聚焦因子。

Cₛ 的值为：

if(SPECULARMATERIALSOURCE == D3DMCS_COLOR1)
  C = color1;

顶点颜色 1，如果反射材料源D3DMCS_COLOR1，并在顶点声明中提供第一个顶点颜色。
顶点颜色 2，如果反射材料源D3DMCS_COLOR2，并在顶点声明中提供第二个顶点颜色。
材料反射颜色

注意

如果使用了任一反射材料源选项，但未提供顶点颜色，则使用材料反射颜色。

单独处理和内插所有灯光后，将反射组件的范围限制为 0 至 255。

中间向量

中间向量 (H) 存在于以下两个向量中间：从物体顶点到光源的向量，及从物体顶点到相机位置的向量。 Direct3D 提供两种计算中间向量的方式。当D3DRS_LOCALVIEWER设置为 TRUE 时，系统将使用相机的位置、顶点的位置以及光线的方向矢量来计算中途矢量。下面的公式对此进行了说明。

H = norm (norm (Cp - Vp) + L_dir)

参数	默认值	类型	说明
Cₚ	空值	D3DVECTOR	相机位置。
Vₚ	空值	D3DVECTOR	顶点位置。
L_dir	空值	D3DVECTOR	从顶点位置到光线位置的方向矢量。

以这种方式确定中间矢量可能是计算密集型操作。或者，将 D3DRS_LOCALVIEWER = FALSE 设置为指示 系统操作，就像视点在 z 轴上无限远一样。通过以下公式来反映。

H = norm ( (0，0，1) + L_dir)

这种设置的计算密集程度较低，但精确度大大降低，所以最适合采用正交投影的应用使用。

示例

在此示例中，物体的颜色由场景反射光颜色和材料反射颜色决定。代码如下所示。

D3DMATERIAL9 mtrl;
ZeroMemory( &mtrl, sizeof(mtrl) );

D3DLIGHT9 light;
ZeroMemory( &light, sizeof(light) );
light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;

D3DXVECTOR3 vecDir;
vecDir = D3DXVECTOR3(0.5f, 0.0f, -0.5f);
D3DXVec3Normalize( (D3DXVECTOR3*)&light.Direction, &vecDir );

light.Specular.r = 1.0f;
light.Specular.g = 1.0f;
light.Specular.b = 1.0f;
light.Specular.a = 1.0f;

light.Range = 1000;
light.Falloff = 0;
light.Attenuation0 = 1;
light.Attenuation1 = 0;
light.Attenuation2 = 0;
m_pd3dDevice->SetLight( 0, &light );
m_pd3dDevice->LightEnable( 0, TRUE );
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_SPECULARENABLE, TRUE );

mtrl.Specular.r = 0.5f;
mtrl.Specular.g = 0.5f;
mtrl.Specular.b = 0.5f;
mtrl.Specular.a = 0.5f;
mtrl.Power = 20;
m_pd3dDevice->SetMaterial( &mtrl );
m_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_SPECULARMATERIALSOURCE, D3DMCS_MATERIAL);

根据公式，生成的对象顶点颜色是材料颜色和光颜色的组合。

以下两个图例显示了反射材料颜色（灰色）和反射光颜色（白色）。

白色球体的灰色球体插图